Kết cấu thép 1 - Chương 2: Liên kết

1 KẾT CẤU THÉP 1 CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT GV: NGUYỄN VĂN HIẾU Tp. HCM, Tháng 02/2013 2 thÐp h×nh thÐp tÊm liªn kÕt ==== cÊu kiÖn cÊu kiÖn liªn kÕt ==== c«ng tr×nh Liªn kÕt trong kÕt cÊu thÐp: liªn kÕt hµn; liªn kÕt bul«ng; liªn kÕt ®inh t¸n. ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI LIÊN KẾT a. Liên kết hàn:  Ưu: - tiết kiệm từ 15÷20% trọng lượng thép do tiết diện cấu kiện không bị khoét lỗ; - kín, liên tục; - khả năng tự động hóa cao, ít tốn công chế tạo.  Nhược: - khó kiểm tra chất lượng; - chịu tải trọng nặng và tải trọng động kém, thường sinh ra ứng suất phụ → biến hình hàn, thép giòn. 3 b. Liên kết bulông:  Ưu: -thi công đơn giản, cho phép tháo lắp dễ dàng nhất là các công trình tạm thời.  Nhược: - tốn vật liệu; - do lỗ tra bulông > bu lông nên khi chịu tải sẽ có hiện tượng biến dạng do trượt tại liên kết. Các bu lông không làm việc đồng bộ → giảm khả năng chịu lực. c. Liên kết đinh tán:  Ưu: - chất lượng liên kết đảm bảo, dễ kiểm tra; - chịu được tải trọng nặng và chấn động;  Nhược: - tốn vật liệu; - tiết diện thép cơ bản bị giảm yếu; - chế tạo và thi công phức tạp. 4 A. LIÊN KẾT HÀN §1. C¸c ph­¬ng ph¸p hµn trong kÕt cÊu thÐp Trong kÕt cÊu thÐp dïng ph­¬ng - hµn hå quang ®iÖn b»ng tay ph¸p hµn: - hµn hå quang ®iÖn tù ®éng vµ nöa tù ®éng - hµn h¬i 1. Hµn hå quang ®iÖn b»ng tay a. Nguyªn lý D­íi t¸c dông cña dßng ®iÖn, xuÊt hiÖn hå quang ®iÖn gi÷a hai cùc lµ kim lo¹i cÇn hµn vµ que hµn. Hai kim lo¹i láng hßa lÉn víi nhau, nguéi l¹i t¹o thµnh ®­êng hµn. VËy b¶n chÊt cña ®­êng hµn lµ sù liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö cña c¸c kim lo¹i bÞ nãng ch¶y. §­êng hµn cã thÓ chÞu lùc t­¬ng ®­¬ng nh­ thÐp c¬ b¶n. Hình- 2.1: - Sơ đồ hàn tay hồ quang điện 5 b. Que hµn Hµn hå quang ®iÖn b»ng tay dïng que hµn lâi kim lo¹i cã thuèc bäc (thuèc hµn, 80% lµ CaCO3). §­êng kÝnh lâi kim lo¹i cña que hµn tõ 1,66mm, chiÒu dµi que hµn 200450mm. Líp thuèc bäc dµy 11,5mm cã c¸c t¸c dông sau: - Khi ch¸y t¹o nªn líp xØ c¸ch ly kh«ng khÝ xung quanh víi kim lo¹i láng, ng¨n c¶n oxy vµ nit¬ lät vµo kim lo¹i lµm ®­êng hµn trë nªn gißn; - T¨ng c­êng sù ion hãa kh«ng khÝ xung quanh lµm hå quang ®­îc æn ®Þnh; - Trong thuèc hµn cßn cã bét cña mét sè hîp kim lµm t¨ng ®é bÒn cña ®­êng hµn. 6 2. Hµn hå quang ®iÖn tù ®éng vµ nöa tù ®éng d­íi líp thuèc hµn VÒ nguyªn lý hµn tù ®éng gièng hµn tay, chØ kh¸c lµ que hµn bäc thuèc ®­îc thay b»ng cuén d©y hµn trÇn (®­êng kÝnh 25 mm) vµ qu¸ tr×nh hµn ®­îc thùc hiÖn b»ng m¸y tù ®éng. H×nh 2.2 S¬ ®å hµn hå quang ®iÖn tù ®éng ¦u ®iÓm: - Tèc ®é hµn nhanh (gÊp 5  10 lÇn hµn tay) - R·nh ch¶y s©u nªn chÊt l­îng ®­êng hµn tèt. - Kim lo¹i láng ®­îc phñ líp thuèc dµy nªn nguéi dÇn, t¹o ®iÒu kiÖn cho bät khÝ tho¸t ra lµm ®­êng hµn ®Æc h¬n. - Hå quang ch¸y ch×m d­íi líp thuèc nªn kh«ng h¹i søc kháe Hå quang ch×m D©y hµn Thuèc hµn PhÔu r¶i thuèc hµn Thuèc hµn M¸ y hµn D©y hµn t rÇn èng hót thuèc hµn 7 thî hµn. Nh­îc ®iÓm: - ChØ hµn ®­îc c¸c ®­êng hµn n»m th¼ng hoÆc trßn, kh«ng dïng ®­îc cho c¸c ®­êng hµn ®øng vµ ng­îc hoÆc ë vÞ trÝ chËt hÑp, trªn cao... Trong c¸c tr­êng hîp ®ã dïng ph­¬ng ph¸p hµn nöa tù ®éng: m¸y hµn ®­îc di chuyÓn b»ng tay. 8 3. Hµn hå quang ®iÖn trong líp khÝ b¶o vÖ Cuén d©y hµn trÇn ®­îc nh¶ tù ®éng qua thiÕt bÞ hµn d¹ng khÈu sóng. KhÝ dÉn tõ b×nh phun ra ®ång thêi khi hµn sÏ b¶o vÖ kim lo¹i láng. Cã hai lo¹i khÝ ®­îc dïng: nÕu lµ khÝ tr¬ nh­ argon, helium th× ph­¬ng ph¸p hµn nµy gäi tªn lµ MIG (metal inert gas) nÕu dïng khÝ cacbonic th× gäi lµ MAG (metal active gas). H×nh 2.3 Hµn hå quang ®iÖn trong khÝ b¶o vÖ §èi víi thÐp th«ng th­êng dïng cacbonic, hoÆc hçn hîp víi khÝ tr¬. Ph­¬ng ph¸p nµy cho hå quang æn ®Þnh, vïng ch¶y s©u, réng, tèc ®é hµn nhanh. C¸c d©y hµn dïng theo qui ®Þnh riªng. KhÝ B×nh khÝ M¸ y hµn Cöa khÝ Kim lo¹ i c¬ b¶n KhÝ b¶o vÖ § iÖn cùc hµn Cuén d©y hµn 9 4. Hµn h¬i Hµn h¬i th­êng dïng ®Ó hµn nh÷ng tÊm kim lo¹i máng hoÆc ®Ó c¾t thÐp. Hçn hîp ch¸y lµ khÝ oxy vµ axªtylen. Oxy vµ axªtylen ®­îc nÐn ë hai b×nh riªng biÖt, dïng èng mÒm dÉn chóng ®Õn má hµn. Khi hçn hîp khÝ nµy ch¸y, nhiÖt ®é lªn tíi 3200oC lµm nãng ch¶y kim lo¹i cÇn hµn vµ thanh kim lo¹i phô (thay que hµn ®Ó lÊp ®Çy r·nh hµn). Khi kim lo¹i láng nguéi ®i t¹o thµnh ®­êng hµn. 10 5. C¸c yªu cÇu chÝnh khi hµn vµ ph­¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l­îng ®­êng hµn a. C¸c yªu cÇu chÝnh khi hµn §Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng ®­êng hµn, khi hµn cÇn thùc hiÖn mét sè qui ®Þnh chÝnh sau ®©y: - Lµm s¹ch gØ trªn mÆt r·nh hµn; - C­êng ®é dßng ®iÖn ph¶i thÝch hîp. - §¶m b¶o c¸c qui ®Þnh vÒ gia c«ng mÐp b¶n thÐp; - Cã c¸c ph­¬ng ph¸p phßng ngõa biÕn h×nh hµn; - Chän que hµn phï hîp. 11 b. C¸c ph­¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l­îng ®­êng hµn §­êng hµn cÇn ®­îc kiÓm tra chÊt l­îng b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p sau: - KiÓm tra b»ng m¾t: th«ng th­êng chØ ph¸t hiÖn ®­îc nh÷ng sai sãt bªn ngoµi nh­ mÆt ®­êng hµn kh«ng ®Òu, låi lâm, nøt r¹n... - Dïng c¸c ph­¬ng ph¸p vËt lý ®Ó kiÓm tra nh­: ®iÖn tõ, quang tuyÕn, siªu ©m... c¸c ph­¬ng ph¸p nµy cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n, ®­îc ¸p dông cho c¸c lo¹i c«ng tr×nh chÞu lùc ®Æc biÖt nh­: bÓ chøa, ®­êng èng cao ¸p... 12 §2. C¸c lo¹i ®­êng hµn vµ c­êng ®é tÝnh to¸n 1. C¸c lo¹i ®­êng hµn 1.1. §­êng hµn ®èi ®Çu a. CÊu t¹o: §­êng hµn ®èi ®Çu liªn kÕt trùc tiÕp hai cÊu kiÖn cïng n»m trong mét mÆt ph¼ng.  §­êng hµn ®èi ®Çu cã thÓ th¼ng gãc hoÆc xiªn gãc víi trôc cña cÊu kiÖn. H×nh 2.4. ®­êng hµn ®èi ®Çu  Khi hµn c¸c b¶n thÐp dµy (t > 8 mm, ®èi víi hµn tay), cÇn gia c«ng mÐp cña b¶n.  R·nh h×nh ch÷ X hoÆc K ®­îc hµn ë hai phÝa. Víi r·nh h×nh ch÷ V hay ch÷ U cÇn hµn thªm ë mÆt sau ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng kh«ng hµn ®Çy. Gia công mép rãnh hàn b) a) c) 13 b. Sù lµm viÖc vµ c­êng ®é tÝnh to¸n cña ®­êng hµn ®èi ®Çu. ­u ®iÓm ®­êng hµn ®èi ®Çu lµ truyÒn lùc tèt, ®­êng lùc kh«ng bÞ dån Ðp uèn cong, nªn øng suÊt tËp trung rÊt nhá. Khi ®ã c­- êng ®é tÝnh to¸n cña ®­êng hµn ®èi ®Çu ®­îc lÊy nh­ sau: - chÞu nÐn, kh«ng phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l­îng ®­êng hµn: ffwc  . - chÞu kÐo, nÕu dïng c¸c ph­¬ng ph¸p vËt lý kiÓm tra chÊt l­îng ®­êng hµn: ffwt  ; b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p th«ng th­êng ®¬n gi¶n: f85,0f wt  . - chÞu c¾t: vwv ff  . VÝ dô: ®èi víi thÐp CCT34 cã wcf = 2100 2cm/daN ; wtf = 1800 2cm/daN ; wvf = 1200 2cm/daN . 14 1.2. §­êng hµn gãc a.CÊu t¹o. §­êng hµn gãc n»m ë gãc vu«ng t¹o bëi hai cÊu kiÖn cÇn hµn, tiÕt diÖn lµ mét tam gi¸c vu«ng c©n, h¬i phång ë gi÷a, c¹nh cña tam gi¸c gäi lµ chiÒu cao ®­êng hµn. H×nh 2.5. §­êng hµn gãc  Khi chÞu t¶i träng ®éng, ®Ó gi¶m øng suÊt tËp trung trong ®­êng hµn gãc ®Çu dïng ®­êng hµn lâm hoÆc ®­êng hµn tho¶i víi tû sè gi÷a hai c¹nh cña ®- ­êng hµn lµ 1:1,5 (h×nh 2.6b). H×nh 2.6. §­êng hµn lâm vµ ®­êng hµn tho¶i hf f h a) t t h f b) t  t 1,5hfh h a) f h f  b) f hf f f 15  ChiÒu cao fh mint2,1 ; fh  minfh . B¶ng 2.3. ChiÒu cao nhá nhÊt cña ®­êng hµn gãc minf h , mm hf min khi chiÒu dµy cña b¶n thÐp dµy tmax mm 4 - 6 6 - 10 11 - 16 17 - 22 23 - 32 33 - 40 41 - 80 Tay 4 5 6 7 8 9 10 Tù ®éng, nöa tù ®éng 3 4 5 6 7 8 9 Tïy theo vÞ trÝ cña ®­êng hµn so víi ph­¬ng cña lùc t¸c dông mµ chia ra: - §­êng hµn gãc c¹nh. - §­êng hµn gãc ®Çu. H×nh 2.7. C¸c lo¹i ®­êng hµn gãc a) ®­êng hµn gãc c¹nh; b) b) N a) N N l w wl N 16 ®­êng hµn gãc ®Çu. b) Sù lµm viÖc cña ®­êng hµn gãc  §­êng hµn gãc c¹nh khi truyÒn lùc th× h­íng cña ®­êng lùc trong liªn kÕt thay ®æi phøc t¹p. øng suÊt ph©n bè kh«ng ®Òu theo chiÒu réng, chiÒu dµi cña b¶n thÐp còng nh­ däc theo ®­êng hµn. Hai mót cña ®­êng hµn chÞu max . §Ó gi¶m bít sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña øng suÊt, kh«ng ®­îc dïng ®­êng hµn qu¸ dµi. Thùc chÊt ®­êng hµn gãc c¹nh chÞu ®ång H×nh 2.8. Sù ph©n bè øng suÊt trong ®­êng hµn gãc c¹nh H×nh 2.9. D¹ng ph¸ ho¹i vµ tiÕt diÖn lµm viÖc cña ®­êng hµn a) d¹ng ph¸ ho¹i cña ®­êng N A B BA B - BA - A N     f a) f h s  h b)  f hf N N 1 2 17 thêi c¶ øng suÊt c¾t vµ uèn. hµn gãc c¹nh; b) c¸c tiÕt diÖn lµm viÖc  §­êng hµn gãc ®Çu truyÒn lùc ®Òu theo bÒ réng cña liªn kÕt nh­ng trong ®­êng hµn lùc bÞ uèn cong vµ dån Ðp ë phÝa ch©n ®­êng hµn, v× vËy t¹i ®©y øng suÊt tËp trung rÊt lín. Khi lµm viÖc, ®­êng hµn gãc ®Çu chÞu ®ång thêi c¶ c¾t, kÐo, uèn. Trong tÝnh to¸n coi nh­ ®­êng hµn gãc ®Çu vµ gãc c¹nh chØ chÞu c¾t qui ­íc vµ ph¸ ho¹i theo mét trong hai tiÕt diÖn däc theo kim lo¹i ®­êng hµn (TD 1) hoÆc theo biªn nãng ch¶y cña 18 thÐp c¬ b¶n (TD 2). c) C­êng ®é tÝnh to¸n cña ®­êng hµn gãc. øng víi tiÕt diÖn 1 c­êng ®é tÝnh to¸n chÞu c¾t cña thÐp ®­êng hµn lµ wff , øng víi tiÕt diÖn 2 c­êng ®é chÞu c¾t tÝnh to¸n cña thÐp c¬ b¶n trªn biªn nãng ch¶y lµ wsf =0,45 uf . B¶ng 2.4 - C­êng ®é kÐo ®øt tiªu chuÈn wunf vµ c­êng ®é tÝnh to¸n wff cña kim lo¹i hµn trong mèi hµn gãc Lo¹i que hµn theo TCVN 3223:1994 C­êng ®é kÐo ®øt tiªu chuÈn wunf ( 2cm/daN ) C­êng ®é tÝnh to¸n wff ( 2cm/daN ) N42, N42 - 6B 4100 1800 N46, N46 - 6B 4500 2000 N50, N50 - 6B 4900 2150  Ký hiÖu que hµn trong b¶ng 2.4 nh­ sau: ch÷ N ë ®Çu chØ lo¹i 19 que hµn. Nhãm hai ch÷ sè sau chØ ®é bÒn kÐo thÊp nhÊt cña mèi hµn ( 2mm/daN ). Sau g¹ch ngang lµ ch÷ sè chØ dßng ®iÖn, ch÷ c¸i cuèi cïng chØ nhãm thuèc bäc (axit, baz¬...) 1.3. C¸c c¸ch ph©n lo¹i ®­êng hµn kh¸c - Theo c«ng dông cã ®­êng hµn chÞu lùc vµ ®­êng hµn kh«ng chÞu lùc. - Theo vÞ trÝ trong kh«ng gian. - Theo ®Þa ®iÓm chÕ t¹o cã ®­êng hµn nhµ m¸y vµ ®­êng hµn c«ng tr­êng. H×nh 2.11. VÞ trÝ ®­êng hµn trong kh«ng gian I- ®­êng hµn n»m; II- ®­êng hµn ®øng; III- ®­êng hµn ng­îc; IV- ®­êng hµn ngang. - Theo tÝnh liªn tôc cña ®­êng hµn. Trong ®­êng hµn kh«ng liªn tôc kho¶ng c¸ch amax gi÷a hai ®­êng hµn nh­ sau: I I I I I I IV      20 amax ≤ 15.tmin ®èi víi c¸c cÊu kiÖn chÞu nÐn; amax ≤ 30.tmin ®èi víi c¸c cÊu kiÖn chÞu kÐo . B¶ng 2.5. Ký hiÖu c¸c lo¹i ®­êng hµn Tªn gäi §­êng hµn nhµ m¸y §­êng hµn c«ng tr­êng §­êng hµn ®èi ®Çu §­êng hµn gãc §­êng hµn gãc ®øt ®o¹n aa a a a aa a 21 §3. C¸c lo¹i liªn kÕt hµn vµ ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n Theo c¸ch cÊu t¹o chia ra liªn kÕt ®èi ®Çu, liªn kÕt ghÐp chång, liªn kÕt cã b¶n ghÐp, liªn kÕt hçn hîp. 1. Liªn kÕt ®èi ®Çu 1.1. CÊu t¹o H×nh 2.12. Liªn kÕt hµn ®èi ®Çu chÞu lùc trôc a) ®­êng hµn ®èi ®Çu th¼ng; b) ®­êng hµn ®èi ®Çu xiªn. - dïng ®Ó liªn kÕt trùc tiÕp hai cÊu kiÖn. - th­êng dïng ®Ó nèi c¸c b¶n thÐp, Ýt dïng ®Ó liªn kÕt c¸c thÐp h×nh v× khã gia c«ng mÐp cÊu kiÖn. - ­u ®iÓm: truyÒn lùc tèt, cÊu t¹o ®¬n gi¶n vµ kh«ng tèn thÐp. NN t lw t ta)  N N t b) wl t   t 22 - nh­îc ®iÓm: ph¶i gia c«ng mÐp c¸c b¶n thÐp. 1.2. TÝnh to¸n liªn kÕt hµn ®èi ®Çu a) Khi chÞu lùc kÐo, nÐn däc trôc: D­íi t¸c dông cña lùc däc trôc N øng suÊt sÏ ph©n bè ®Òu trªn tiÕt diÖn cña ®­êng hµn. §­êng hµn ®èi ®Çu th¼ng gãc c«ng thøc kiÓm tra bÒn: w = )tl( N A N ww   cwt .f  (2.1) trong ®ã: ww l.tA  ;t - bÒ dµy tÝnh to¸n cña ®­êng hµn; wl = l - 2t; wtf – c­êng ®é tÝnh to¸n cña ®­êng hµn ®èi ®Çu khi chÞu kÐo (nÕu N lµ lùc nÐn th× dïng wcf ). Khi wtf <f, ta t¨ng ®é bÒn cña nã b»ng c¸ch dïng ®­êng hµn xiªn. NN t l w t ta)  23 §­êng hµn ®èi ®Çu xiªn ®­îc kiÓm tra bÒn theo c¸c c«ng thøc sau: w = )tl( sinN w   c)wc(wt .f  (2.2); w = )tl( cosN w   cwv .f  (2.3); wl =       sin b -2t b) Liªn kÕt hµn ®èi ®Çu chÞu t¸c dông cña m«men uèn M ®- ­îc kiÓm tra bÒn theo c«ng thøc: w = cwt w f W M  (2.4) c) Khi liªn kÕt hµn ®èi ®Çu chÞu t¸c dông ®ång thêi cña  N N t b) wl t  t 24 m«men uèn M vµ lùc c¾t V ®é bÒn cña nã ®­îc kiÓm tra theo øng suÊt t­¬ng ®­¬ng tđ tđ = 2 w 2 w 3  cwtf.15,1  (2.5) trong ®ã: w =  2ww tl M6 W M  (2.6); w =  t.l V A V ww  (2.7) H×nh 2.13. Liªn kÕt hµn ®èi ®Çu chÞu M vµ Q HÖ sè 1,15 kÓ ®Õn sù ph¸t triÓn cña biÕn d¹ng dÎo trong ®­êng hµn. M V t lw V t b) M  w w 25 2. Liªn kÕt ghÐp chång dïng ®­êng hµn gãc 2.1. CÊu t¹o Hai cÊu kiÖn ®Æt chång lªn nhau, dïng ®­êng hµn gãc liªn kÕt chóng l¹i. §o¹n chång lªn nhau a lÊy theo yªu cÇu bè trÝ ®­êng hµn, a ≥ 5tmin. H×nh 2.15. Liªn kÕt ghÐp chång Trong liªn kÕt ghÐp chång cã thÓ dïng ®­êng hµn gãc c¹nh hoÆc ®­êng hµn gãc ®Çu. Liªn kÕt ghÐp chång th­êng dïng ®Ó nèi c¸c thÐp b¶n cã chiÒu dµy nhá (t=25mm), ®Ó liªn kÕt thÐp h×nh vµ thÐp b¶n. N b) a) c) d) N a>5 t t min t t t  26 2.2. TÝnh to¸n liªn kÕt ghÐp chång chÞu lùc trôc Khi chÞu lùc trôc N. §èi víi liªn kÕt c¸c thÐp b¶n trong c¶ hai tr­êng hîp ®­êng hµn gãc c¹nh vµ gãc ®Çu coi nh­ øng suÊt ph©n bè ®Òu däc theo ®- ­êng hµn vµ bÞ ph¸ ho¹i do c¾t. §é bÒn cña ®­êng hµn ®­îc kiÓm tra: TiÕt diÖn 1:  wff lh N   cwf .f  (2.8) TiÕt diÖn 2:  wfs lh N   cws .f  (2.9) trong ®ã: fh : chiÒu cao ®­êng hµn gãc;  wl - tæng chiÒu dµi tÝnh to¸n cña c¸c ®­êng hµn, wl =l-10mm; f , s – c¸c hÖ sè chiÒu s©u nãng ch¶y cña ®­êng hµn øng víi c¸c tiÕt diÖn 1 vµ 2 lÊy theo b¶ng 2.6. Khi hµn tay f =0,7; s =1; N b) a) N a>5 t t min t t t  27 Khi thiÕt kÕ nªn chän tr­íc fh , tõ ®ã tÝnh ra tæng chiÒu dµi cÇn thiÕt cña c¸c ®­êng hµn: cminwf w )f(h N l   , (2.10) ChiÒu dµi lw cÇn tháa m·n c¸c yªu cÇu sau: - lwmin≥ {4 hf ,40 mm}; - riªng víi ®­êng hµn gãc c¹nh lw ≤85 f fh Tr­êng hîp liªn kÕt thÐp h×nh do lùc trôc N ®­îc ®Æt theo trôc cña thÐp gãc, lÖch t©m gi÷a hai ®­êng hµn nªn lùc t¸c dông vµo mçi ®­êng hµn sÏ chia ra N1 vµ N2. Gi¸ trÞ cña lùc N1 = kN ®Ó tÝnh ®­êng hµn sèng, vµ N2 = (1 - k)N ®Ó tÝnh ®­êng hµn mÐp. H×nh 2.16. Liªn kÕt thÐp gãc víi thÐp b¶n l e  w2 l 1e 2 w1 N 1N N2 28 B¶ng 2.7. HÖ sè ph©n phèi néi lùc N khi liªn kÕt c¸c thÐp gãc víi thÐp b¶n Lo¹i thÐp gãc C¸ch liªn kÕt k 1 - k §Òu c¹nh 0,70 0,30 Kh«ng ®Òu c¹nh hµn theo c¹nh ng¾n 0,75 0,25 Kh«ng ®Òu c¹nh hµn theo c¹nh dµi 0,60 0,40 29 3. Liªn kÕt cã b¶n ghÐp 3.1. CÊu t¹o Liªn kÕt cã b¶n ghÐp cã ­u ®iÓm lµ kh«ng ph¶i gia c«ng mÐp cÊu kiÖn nh­ng l¹i tèn thÐp lµm b¶n ghÐp. Ngoµi ra, trong liªn kÕt cã øng suÊt tËp trung lín vËy kh«ng nªn dïng ®Ó chÞu t¶i träng ®éng. §Ó gi¶m øng suÊt tËp trung ë c¸c gãc vu«ng ng­êi ta c¾t v¸t c¹nh cña b¶n ghÐp (h×nh2.18.d) vµ ®Ó l¹i ®o¹n 50mm kh«ng hµn. Liªn kÕt cã b¶n ghÐp cã thÓ dïng cho thÐp b¶n hay thÐp h×nh. H×nh 2.18. Liªn kÕt cã b¶n ghÐp ®èi víi thÐp tÊm H×nh 2.19. Liªn kÕt c¬ b¶n ghÐp ®èi víi thÐp h×nh 1>5t b) a) d) t t  t c) 10-20 50mm 5 0         c) b) C¾t v¸ t a) b b C¾t v¸ t 30 3.2. TÝnh to¸n liªn kÕt hµn cã b¶n ghÐp chÞu lùc trôc ViÖc kiÓm tra bÒn cña liªn kÕt cã b¶n ghÐp ®­îc tiÕn hµnh theo hai ®iÒu kiÖn: - KiÓm tra ®é bÒn cña c¸c b¶n ghÐp: AAbg  , (2.11) trong ®ã: Abg : tæng diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c b¶n ghÐp; A :diÖn tÝch tiÕt diÖn cÊu kiÖn c¬ b¶n; - KiÓm tra ®é bÒn c¸c ®­êng hµn gãc theo hai tiÕt diÖn 1 vµ 2 b»ng c¸c c«ng thøc (2.8), (2.9). 31 4. TÝnh to¸n liªn kÕt hµn víi ®­êng hµn gãc chÞu M vµ Q §iÒu kiÖn bÒn cña ®­êng hµn ®­îc kiÓm tra:  Khi chØ cã m«men uèn M t¸c dông: - tÝnh theo tiÕt diÖn 1: M1 = wfW M  cwf .f  (2.14) - tÝnh theo tiÕt diÖn 2: M1 = wsW M  cws .f  (2.15) wfW = ff h. 6 l 2w ; wsW = fs h. 6 l 2w wfA = ff h.  wl ; wsA = fs h.  wl  Khi chØ cã lùc c¾t V t¸c dông: - tÝnh theo thÐp ®­êng hµn (tiÕt diÖn 1): V1 = wfA V  cwf .f  (2.16) 32 - thÐp c¬ b¶n trªn biªn nãng ch¶y (TD 2): V2 = wsA V  cws .f  (2.17)  Khi c¶ m«men uèn M vµ lùc c¾t V t¸c dông ®ång thêi: - theo tiÕt diÖn 1 : tđ = 2 wf 2 wf A V W M                  cwf .f  (2.18) - theo tiÕt diÖn 2 : tđ = 2 ws 2 ws A V W M              cws .f  (2.19) 33 5. Liªn kÕt hçn hîp 5.1. CÊu t¹o Liªn kÕt hçn hîp lµ liªn kÕt ®èi ®Çu cã thªm c¸c b¶n ghÐp víi c¸c ®­êng hµn gãc. B¶n ghÐp dïng t¨ng c­êng cho ®­êng hµn ®èi ®Çu khi nã kh«ng ®ñ chÞu lùc. H×nh 2.20. Liªn kÕt hçn hîp 5.2. TÝnh to¸n liªn kÕt hçn hîp chÞu lùc trôc - Khi tÝnh to¸n liªn kÕt hçn hîp chÞu lùc trôc N coi nh­ øng suÊt trong ®­êng hµn ®èi ®Çu b»ng øng suÊt trong c¸c b¶n ghÐp. §iÒu kiÖn bÒn cña liªn kÕt ®­îc kiÓm tra theo c«ng thøc: w =  bgAA N  c)c(wt .f  (2.12) A – diÖn tÝch tiÕt diÖn thÐp c¬ b¶n;  bgA - tæng diÖn tÝch tiÕt diÖn a) 50mm b) t t t 5 0 34 c¸c b¶n ghÐp - Khi thiÕt kÕ, chän tr­íc b¶n ghÐp, bè trÝ ®­êng hµn ®èi ®Çu, sau ®ã tÝnh lùc truyÒn qua b¶n ghÐp Nbg = w . Abg. Tæng chiÒu dµi cÇn thiÕt cña ®­êng hµn gãc ®Ó liªn kÕt mét b¶n ghÐp ë mét phÝa cña liªn kÕt: cfminw bg w h)f( N l   (2.13) a) 50mm b) t t t 5 0 35 §4. øng suÊt hµn vµ biÕn h×nh hµn 1. Sù ph¸t sinh øng suÊt hµn vµ biÕn h×nh hµn Khi hµn xong, do ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é, cÊu kiÖn th­êng bÞ cong vªnh, hiÖn t­îng ®ã gäi lµ biÕn h×nh hµn. Trong thÐp c¬ b¶n vµ trong ®­êng hµn n¶y sinh néi øng suÊt gäi lµ øng suÊt hµn. H×nh 2.22. øng suÊt hµn vµ biÕn h×nh hµn a) øng suÊt co ngãt ngang; b) øng suÊt co ngãt däc a) b) 36 XÐt mét tÊm thÐp cã ®­êng hµn t¹i mÐp. Khi hµn thÐp bÞ ®èt nãng ®Õn nhiÖt ®é nãng ch¶y. BiÕn d¹ng dµi cña thÐp: t.l.l   ( - hÖ sè gi·n në nhiÖt; t = t1 - t2) HiÖu sè gi÷a biÕn d¹ng quy ­íc (e- e) vµ biÕn d¹ng thùc (m-m) chÝnh lµ biÕn d¹ng d­ cña d¶i il = el - ml . C¸c biÕn d¹ng nµy g©y nªn øng suÊt khi hµn (  .E = i i l lE ). N¬i cã 0t 600oC thÐp hãa dÎo, mÊt tÝnh bÒn (c¸c d¶i biÕn d¹ng tù do), f =0. H×nh 2.23. a) biÕn h×nh hµn vµ øng suÊt hµn khi hµn; b) biÕn h×nh vµ øng suÊt hµn 37 Khi nguéi, ®­êng cong nhiÖt ®é e - e sÏ gi¶m vµ san ®Òu dÇn. PhÇn thÐp s¸t ®­êng hµn chÞu kÐo vµ vïng l©n cËn chÞu nÐn. Khi hµn ®èi ®Çu hai tÊm thÐp, biÓu ®å øng suÊt co ngãt däc y sÏ lµ céng cña hai biÓu ®å øng suÊt. §ång thêi do ®­êng hµn ng¨n c¶n sù biÕn d¹ng cña hai tÊm thÐp nªn ph¸t sinh øng suÊt co ngãt ngang x . Vïng gi÷a tÊm thÐp, xu h­íng H×nh 2.24. BiÓu ®å øng suÊt hµn trong ®­êng hµn ®èi ®Çu  y   a) y x 3 2 1 x b) 4     38 uèn cong lâm cña tÊm thÐp bÞ ng¨n c¶n nªn ph¸t sinh øng suÊt kÐo, hai ®Çu tÊm lµ øng suÊt nÐn. 2. C¸c biÖn ph¸p lµm gi¶m øng suÊt hµn vµ biÕn h×nh hµn øng suÊt hµn tù c©n b»ng vµ trong giai ®o¹n lµm viÖc dÎo cña vËt liÖu, chóng sÏ bÞ san ®Òu, v× vËy kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc cña liªn kÕt. Tuy nhiªn, ë tr¹ng th¸i øng suÊt ph¼ng vµ øng suÊt khèi øng suÊt hµn lµm t¨ng kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i gißn cña kÕt cÊu. BiÕn h×nh hµn lµm mÊt c«ng söa ch÷a cÊu kiÖn. §Ó thùc hiÖn ®iÒu ®ã cã thÓ dïng c¸c biÖn ph¸p sau:  BiÖn ph¸p cÊu t¹o - Gi¶m sè l­îng ®­êng hµn ®Õn møc tèi ®a; - Kh«ng nªn dïng ®­êng hµn qu¸ dµy; - Tr¸nh tËp trung ®­êng hµn vµo mét chç, tr¸nh ®­êng hµn kÝn hoÆc c¾t nhau. 39  BiÖn ph¸p thi c«ng - Chän tr×nh tù hµn thÝch hîp; - T¹o biÕn d¹ng ng­îc tr­íc khi hµn; - Dïng khu«n cè ®Þnh kh«ng cho kÕt cÊu biÕn d¹ng khi hµn. 40 B. LIÊN KẾT BU LÔNG §5. C¸c lo¹i bul«ng dïng trong kÕt cÊu thÐp 1. CÊu t¹o chung cña bul«ng §­êng kÝnh bul«ng th­êng d = 12 48 mm, víi bul«ng neo d tíi 100mm. §­êng kÝnh trong cña phÇn bÞ ren lµ do, chiÒu dµi cña phÇn th©n kh«ng ren nhá h¬n chiÒu dµy tËp b¶n thÐp liªn kÕt kho¶ng 23 mm. lo≈2,5d. ChiÒu dµi bul«ng l = 35300 mm. H×nh 2.26. CÊu t¹o cña bul«ng Mò, ªcu cña bul«ng th­êng cã d¹ng h×nh lôc gi¸c. Long ®en h×nh trßn. Theo c¸ch s¶n xuÊt, vËt liÖu vµ tÝnh chÊt lµm viÖc cña bul«ng h=0,6d 2 d d l S D = 1 ,7 d 30° d o ol h=0,6d 41 chia lo¹i sau: bul«ng th«, bul«ng ®é chÝnh x¸c b×nh th­êng (bul«ng th­êng), bul«ng ®é chÝnh x¸c cao (bul«ng tinh, bul«ng chÝnh x¸c), bul«ng c­êng ®é cao, bul«ng neo. Bul«ng cho c¸c c«ng tr×nh th«ng th­êng nªn dïng cÊp ®é bÒn 4.6; 4.8; 5.6. 2. Bul«ng th« vµ bul«ng th­êng  §­îc s¶n xuÊt tõ thÐp cacbon b»ng c¸ch rÌn, dËp. §é chÝnh x¸c thÊp nªn ®­êng kÝnh th©n bul«ng ph¶i lµm nhá h¬n ®­êng kÝnh lç 23 mm.  Lç cña lo¹i bul«ng nµy ®­îc lµm b»ng c¸ch ®ét hoÆc khoan tõng b¶n riªng rÏ.  §ét th× mÆt lç kh«ng ph¼ng, phÇn thÐp xung quanh lç 23mm 42 bÞ gißn v× biÕn cøng nguéi. §é chÝnh x¸c kh«ng cao, bul«ng kh«ng thÓ tiÕp xóc chÆt víi thµnh lç (ký hiÖu lç lo¹i C).  Lo¹i bul«ng nµy rÎ, s¶n xuÊt nhanh vµ dÔ ®Æt vµo lç nh­ng chÊt l­îng kh«ng cao. 3. Bul«ng tinh  §­îc s¶n xuÊt tõ thÐp cacbon, thÐp hîp kim thÊp b»ng c¸ch tiÖn, ®é chÝnh x¸c cao. §­êng kÝnh lç kh«ng lín h¬n ®­êng kÝnh bul«ng qu¸ 0,3mm. §Ó t¹o lç, dïng m¸y khoan tõng b¶n riªng rÏ hoÆc khoan c¶ chång b¶n theo khu«n mÉu ®Õn ®­êng kÝnh thiÕt kÕ.  Khi b¶n thÐp máng cã thÓ ®ét tõng b¶n riªng tíi ®­êng kÝnh lç nhá h¬n ®­êng kÝnh thiÕt kÕ tõ 23mm, sau ®ã khoan më réng c¶ chång b¶n ®· ®ét ®Õn ®­êng kÝnh thiÕt kÕ. 43  Lç bul«ng tinh nh½n, chÊt l­îng cao (ký hiÖu lç lo¹i B).  Khe hë gi÷a bul«ng vµ lç nhá nªn liªn kÕt chÆt, cã thÓ lµm viÖc chÞu c¾t tuy kh«ng b»ng bul«ng c­êng ®é cao hoÆc ®inh t¸n.  Do tÝnh phøc t¹p khi s¶n xuÊt vµ l¾p ®Æt bul«ng nªn lo¹i bul«ng nµy Ýt dïng.  Bul«ng tinh cã c¸c líp ®é bÒn t­¬ng tù bul«ng th« vµ bul«ng th­êng. 4. Bul«ng c­êng ®é cao  Bul«ng c­êng ®é cao ®­îc lµm tõ thÐp hîp kim (40Cr; 38CrSi; 40CrVA; 30Cr 3MoV), sau ®ã cho gia c«ng nhiÖt.  C¸ch s¶n xuÊt bul«ng c­êng ®é cao gièng bul«ng th­êng, cã ®é chÝnh x¸c thÊp, nhng do ®­îc lµm b»ng thÐp c­êng ®é cao nªn cã thÓ vÆn ªcu rÊt chÆt lµm th©n bul«ng chÞu kÐo vµ 44 g©y lùc Ðp rÊt lín lªn tËp b¶n thÐp liªn kÕt. Khi chÞu lùc, gi÷a mÆt tiÕp xóc cña c¸c b¶n thÐp cã lùc ma s¸t lín chèng l¹i sù tr­ît t­¬ng ®èi gi÷a chóng. Lùc truyÒn tõ cÊu kiÖn nµy sang cÊu kiÖn kh¸c chñ yÕu do lùc ma s¸t.  CÇn gia c«ng mÆt c¸c cÊu kiÖn liªn kÕt ®Ó t¨ng tÝnh ma s¸t.  Bul«ng c­êng ®é cao dÔ chÕ t¹o, kh¶ n¨ng chÞu lùc lín, liªn kÕt Ýt biÕn d¹ng nªn ®­îc dïng réng r·i vµ thay thÕ cho liªn kÕt ®inh t¸n trong c¸c kÕt cÊu chÞu t¶i träng nÆng vµ . 45 §6. Sù lµm viÖc cña liªn kÕt bul«ng vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña bul«ng 1. Sù lµm viÖc chÞu tr­ît cña liªn kÕt bul«ng th«, bul«ng th­êng vµ bul«ng tinh (chÕ t¹o tõ thÐp th­êng) 1.1 C¸c giai ®o¹n chÞu lùc Do vÆn ªcu nªn bul«ng chÞu kÐo vµ c¸c b¶n thÐp bÞ xiÕt chÆt, gi÷a mÆt tiÕp xóc cña c¸c b¶n thÐp h×nh thµnh lùc ma s¸t. Víi bu l«ng th­êng, lùc ma s¸t nµy kh«ng ®ñ lín ®Ó tiÕp nhËn hoµn toµn lùc tr­ît do t¶i träng ngoµi g©y nªn. Khi chÞu lùc tr­ît sù lµm viÖc cña c¸c lo¹i bul«ng nµy chia lµm bèn giai ®o¹n. H×nh 2.27. Sù lµm viÖc cña liªn kÕt bul«ng a) b) b) 46  Giai ®o¹n 1: lùc tr­ît do ngo¹i lùc g©y ra cßn nhá h¬n lùc ma s¸t, c¸c b¶n thÐp ch­a bÞ tr­ît, bul«ng ch­a chÞu t¶i ngoµi lùc kÐo ban ®Çu.  Giai ®o¹n 2: t¨ng t¶i träng ngoµi, lùc tr­ît b¾t ®Çu lín h¬n lùc ma s¸t, c¸c b¶n thÐp tr­ît t­¬ng ®èi víi nhau, th©n bul«ng t× s¸t vµo thµnh lç.  Giai ®o¹n 3: lùc tr­ît truyÒn qua liªn kÕt chñ yÕu b»ng sù Ðp cña th©n bul«ng lªn thµnh lç. Th©n bul«ng chÞu c¾t, uèn vµ kÐo.  Giai ®o¹n 4: lùc tr­ît t¨ng tiÕp, ®é chÆt cña liªn kÕt gi¶m dÇn, lùc ma s¸t yÕu ®i, liªn kÕt chuyÓn sang lµm viÖc trong giai ®o¹n dÎo. Liªn kÕt cã thÓ bÞ ph¸ ho¹i do c¾t ngang th©n ®inh hoÆc ®øt b¶n thÐp. 47  Tõ ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña bul«ng theo mét trong hai tr­êng hîp sau: - Kh¶ n¨ng chÞu c¾t. - Kh¶ n¨ng chÞu Ðp mÆt quy ­íc. 1.2. Kh¶ n¨ng lµm viÖc chÞu c¾t cña bul«ng Kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña mét bul«ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:   vbvbvb n.A..fN  (2.20) H×nh 2.28. Sù ph¸ ho¹i do c¾t cña bul«ng trong ®ã: vbf - c­êng ®é tÝnh to¸n chÞu c¾t cña vËt liÖu bul«ng; a) b) b) a) b) 48 b - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña liªn kÕt bul«ng;. A = 4 d 2 - diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña th©n bul«ng (phÇn kh«ng bÞ ren), lÊy theo b¶ng 2.9; vn - sè l­îng mÆt c¾t tÝnh to¸n cña bul«ng. 1.3. Kh¶ n¨ng lµm viÖc chÞu Ðp mÆt cña bul«ng NÕu kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç bul«ng hoÆc tõ lç bul«ng ®Õn mÐp b¶n thÐp qu¸ ng¾n th× b¶n thÐp cã thÓ bÞ ph¸ ho¹i tr­ît. Sù Ðp mÆt nµy cã øng suÊt côc bé cb ph©n bè kh«ng ®Òu theo chu vi lç, t¹i ®iÓm 1 cã maxcb , t¹i ®iÓm 2 cã cb = 0. §ång thêi trong b¶n thÐp tån t¹i c¸c øng suÊt x , y vµ còng ph©n bè kh«ng ®Òu, ë mÐp lç cã sù tËp trung øng suÊt x lín nhÊt. 49 Kh¶ n¨ng chÞu Ðp mÆt cña mét bul«ng khi kÓ c¶ hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc lµ:  cbN = S. b = cbf.t.d . b Tr­êng hîp tæng qu¸t khi liªn kÕt cã nhiÒu b¶n thÐp:  cbN =   cbmin ftd  b (2.22) Khi chÞu lùc, sù tËp trung øng suÊt quanh lç bul«ng th« vµ bul«ng th­êng lín h¬n, v× vËy cbf cña chóng bÐ h¬n cña bul«ng tinh. H×nh 2.29. Sù lµm viÖc Ðp mÆt cña bul«ng VÝ dô: víi CT34, cbf = 3950daN/cm 2 ®èi víi bul«ng th« vµ th­êng; cbf = 4350daN/cm2 ®èi víi bul«ng tinh. 2 2 3  em y x 3 y x 1 l a 50 2. Sù lµm viÖc chÞu tr­ît cña liªn kÕt bul«ng c­êng ®é cao §é lín cña lùc ma s¸t phô thuéc vµo lùc kÐo P cña bul«ng do xiÕt chÆt ªcu (chÝnh lµ lùc Ðp lªn mÆt b¶n thÐp) P = hbf . bnA (2.23) H×nh 2.30. Sù lµm viÖc chÞu tr­ît cña bul«ng c­êng ®é cao Kh¶ n¨ng chÞu tr­ît cña mét bul«ng c­êng ®é cao ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:  bN = hbf . bnA . 1b f 2b n        , (2.24) trong ®ã: hbf – c­êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n cña vËt liÖu bul«ng, hbf = 0,7 ubf ; bnA – diÖn tÝch thùc cña tiÕt diÖn th©n bul«ng lÊy theo b¶ng 2.9; 1b – hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña liªn kÕt bul«ng, gi¸ trÞ phô thuéc sè l­îng bul«ng chÞu lùc an trong liªn kÕt: 1b = 0,8 nÕu an <5; 1b N N 51 =0,9 nÕu 5 an <10; 1b  = 1,0 nÕu an 10.  - hÖ sè ma s¸t lÊy theo b¶ng 2.10; 2b – hÖ sè ®é tin cËy cña liªn kÕt lÊy theo b¶ng 2.10; fn – sè l­îng mÆt ph¼ng ma s¸t tÝnh to¸n. 3. Sù lµm viÖc cña bul«ng khi chÞu kÐo ChÊt l­îng cña lç vµ bÒ mÆt th©n bul«ng kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bul«ng. Lùc kÐo ban ®Çu ( 0N ) trong th©n bul«ng do xiÕt ªcu còng kh«ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng chÞu ngo¹i lùc kÐo cña bul«ng. Khi t¸c dông vµo liªn kÕt ngo¹i lùc kÐo N, lµm cho lùc Ðp gi÷a c¸c b¶n thÐp gi¶m xuèng chØ cßn NNN 0 ' 0  . H×nh 2.31. Sù lµm viÖc chÞu kÐo cña bul«ng N/2N/2 N 52 Tæng lùc kÐo trong bul«ng Nbl = N + ' 0N = N + No - N = N0. Khi N = No cã ' 0N = 0 nªn Nbl = N. VËy chØ khi N > No bul«ng míi chÞu kÐo víi t¶i träng ngoµi. Bul«ng bÞ ph¸ ho¹i khi øng suÊt trong th©n bul«ng ®¹t ®Õn c­êng ®é tÝnh to¸n chÞu kÐo cña vËt liÖu lµm th©n bul«ng. Kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña mét bul«ng ®­îc tÝnh:  tbN = bnA . tbf (2.25) trong ®ã: bnA – diÖn tÝch thùc cña tiÕt diÖn th©n bul«ng lÊy theo b¶ng 2.9; tbf – c­êng ®é tÝnh to¸n cña bul«ng khi lµm viÖc chÞu kÐo. 53 §7. CÊu t¹o cña liªn kÕt bul«ng 1. C¸c h×nh thøc cÊu t¹o cña liªn kÕt bul«ng H×nh 2.32. Liªn kÕt thÐp b¶n b»ng bul«ng H×nh 2.33. Nèi thÐp h×nh b»ng bul«ng H×nh 2.34. Liªn kÕt thÐp h×nh víi thÐp b¶n c) a) d) b) b) a) c)B¶n ghÐp d) ThÐp gãc ghÐp a) b) 54 2. Bè trÝ bul«ng: bè trÝ song song vµ so le. - ®­êng ®inh: c¸c bul«ng n»m trªn mét ®­êng th¼ng. - d·y ®inh: c¸c ®­êng ®inh n»m song song víi ph­¬ng cña lùc t¸c dông. - hµng ®inh: c¸c ®­êng ®inh n»m vu«ng gãc víi ph­¬ng cña lùc t¸c dông. - b­íc ®inh: kho¶ng c¸ch gi÷a hai bul«ng c¹nh nhau trªn ®­êng ®inh. H×nh 2.35. Bè trÝ bul«ng 1) Kho¶ng c¸ ch min a) N b) NN N 2d 2,5d 2,5d 2,5d 1 ,5 d 2 ,5 d 2 ,5 d 2 ,5 d 2d 2,5d 2,5d 2, 5d 2 ,5 d 2 ,5 d 1 ,5 d 2) Kho¶ng c¸ ch max d) CÊu kiÖn chÞu nÐnc) CÊu kiÖn chÞu kÐo N NN N a 1 6 d 2 4 t 4 d 8 t 16d 24t 4d 8d 12t8t 1 6 d 2 4 t 24t 16d 12d 18t 16d 18t 1 6 d 4 d 1 8 t 1 6 d 1 8 t 8 t 4d 8t 8d 12t e) b > 1 0 0 b > 1 0 0 b < 1 0 0 a 1 2 a a 2 1 a a a n a n 55 3. Ph­¬ng ph¸p xiÕt bul«ng th­êng vµ bul«ng c­êng ®é cao. a) Bul«ng th­êng ®­îc xiÕt ®ñ chÆt ®Ó ®¶m b¶o cã sù tiÕp xóc tèt gi÷a c¸c bÒ mÆt, kh«ng cÇn khèng chÕ lùc xiÕt. §ñ chÆt lµ do mét c«ng nh©n dïng clª c¸n dµi th«ng th­êng (kho¶ng 300mm), hoÆc khi dïng m¸y xoay ®Ëp th× lµ khi m¸y b¾t ®Çu ®Ëp. b) Bul«ng c­ßng ®é cao (bul«ng lùc xiÕt khèng chÕ): cÇn xiÕt víi toµn bé lùc c¨ng P quy ®Þnh. C¸c ph­¬ng ph¸p khèng chÕ lùc xiÕt lµ: - Ph­¬ng ph¸p dïng clª ®o lùc (clª m«men), cã ®ång hå cho biÕt m«men xo¾n, tõ ®ã cã c¸c b¶ng ®Ó tra ra lùc c¨ng cña bul«ng. Nãi chung, ph­¬ng ph¸p nµy nhanh vµ rÎ nh­ng kh«ng chÝnh x¸c. 56 - Ph­¬ng ph¸p quay thªm ªcu. Míi ®Çu dïng clª lùc xiÕt ®Õn m«men xo¾n kho¶ng 40; 60 hoÆc 70% lùc kÐo cÇn thiÕt P cña bul«ng. Sau ®ã t¨ng lùc kÐo b»ng c¸ch vÆn tiÕp ªcu mét gãc t­¬ng øng 1200; 900 hoÆc 600 so víi vÞ trÝ ban ®Çu. Phương pháp quay thêm êcu Ph­¬ng ph¸p nµy cho ®é chÝnh x¸c cao h¬n so víi ph­¬ng ph¸p chØ dïng clª ®o lùc, ®¶m b¶o lùc c¨ng ®Òu h¬n gi÷a c¸c bul«ng. 57 - Ph­¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp: dïng vßng ®Öm cøng, h×nh d¹ng ®Æc biÖt, cã c¸c mÊu låi H×nh 2.36. Vßng ®Öm cã mÊu låi vµ nguyªn t¾c xiÕt bul«ng Vßng ®Öm cã mÊu låi Truíc khi xiÕt Sau khi xiÕt 58 §8. TÝnh to¸n liªn kÕt bul«ng 1. TÝnh liªn kÕt bul«ng khi chÞu lùc trôc a. Chän ®­êng kÝnh bul«ng vµ kÝch th­íc c¸c b¶n ghÐp C¸c liªn kÕt trong cïng mét cÊu kiÖn chØ nªn dïng mét lo¹i ®­êng kÝnh bul«ng. Trong c¸c c«ng tr×nh th«ng th­êng nªn dïng bul«ng d = 2024 mm, c«ng tr×nh nÆng dïng bul«ng cã d= 2430 mm. KÝch th­íc b¶n ghÐp chän sao cho AAbg  , (2.26) trong ®ã: Agb – tæng diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña c¸c b¶n ghÐp; A – diÖn tÝch tiÕt diÖn cña cÊu kiÖn ®­îc liªn kÕt. ChiÒu réng vµ dµi cña c¸c b¶n ghÐp lÊy theo ®iÒu kiÖn bè trÝ ®ñ sè bul«ng cÇn thiÕt. Nªn bè trÝ sè bul«ng theo hµng tèi ®a ®Ó truyÒn lùc ®Òu theo chiÒu ngang cÊu kiÖn (vu«ng gãc víi ph­¬ng cña lùc). H×nh 2.37. Liªn kÕt bul«ng chÞu lùc trôc N N N N B¶n ghÐp 59 b. TÝnh to¸n sè l­îng bul«ng theo chÞu c¾t vµ Ðp mÆt  §èi víi bul«ng th«, bul«ng th­êng vµ bul«ng tinh, sè l­îng bul«ng cÇn thiÕt: cbmin]N[ N n   (2.27);   bminN =min{ vbN , cbN } C«ng thøc kiÓm tra bÒn cña liªn kÕt: cbmin]N[ n N  (2.28) CÊu kiÖn c¬ b¶n bÞ gi¶m yÕu do lç bul«ng, kiÓm tra bÒn c¸c b¶n thÐp theo c«ng thøc: nA N f. bl (2.29) H×nh 2.38. KiÓm tra bÒn b¶n thÐp 1 m 1 N 60 trong ®ã: nA diÖn tÝch tiÕt diÖn thùc cña b¶n thÐp ®­îc lÊy nh­ sau: ®èi víi bul«ng th«, bul«ng th­êng vµ bul«ng tinh: - Khi bul«ng bè trÝ song song, tiÕt diÖn kiÓm tra lµ tiÕt diÖn 1-1: nA = A- 1A , trong ®ã 1A = 1d.t.m lµ diÖn tÝch gi¶m yÕu do c¸c lç bul«ng g©y ra, t- chiÒu dÇy cÊu kiÖn máng nhÊt; 1d - ®­êng kÝnh lç bul«ng. - Khi bè trÝ bul«ng d¹ng so le th× diÖn tÝch gi¶m yÕu lÊy trÞ sè lín h¬n trong hai trÞ sè sau: + Gi¶m yÕu do c¸c lç xÕp trªn ®­êng th¼ng 1-5; H×nh 2.39 - C¸ch x¸c ®Þnh diÖn tÝch thùc + Tæng diÖn tÝch ngang cña c¸c lç n»m trªn ®­êng ch÷ chi s s u u 1 2 3 4 5 u a) b) 61 1-2-3-4-5 trõ ®i l­îng s2t/(4u) cho mçi ®o¹n ®­êng chÐo gi÷a c¸c lç; bl – hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc, cho phÐp kÓ ®Õn sù lµm viÖc dÎo cña liªn kÕt.  §èi víi bul«ng c­êng ®é cao sè l­îng bul«ng cÇn thiÕt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: an  ctb]N[ N  (2.30) trong ®ã  tbN - kh¶ n¨ng chÞu lùc tr­ît cña mét bul«ng. KiÓm tra bÒn b¶n thÐp bÞ gi¶m yÕu do c¸c lç bul«ng còng ®­îc tiÕn hµnh theo (2.29) nh­ng do mét phÇn cña lùc tr­ît ®­îc tiÕp nhËn b»ng lùc ma s¸t nªn diÖn tÝch tÝnh to¸n nA cã kh¸c ®i: Khi chÞu t¶i träng tÜnh: nA = A nÕu nA 0,85A; Khi nA < 0,85A tÝnh theo diÖn tÝch qui ­íc cA =1,18 nA . Khi chÞu t¶i träng ®éng: dïng nA ®Ó tÝnh to¸n. 62 Khi tÝnh lÊy bl = 1 v× liªn kÕt bul«ng c­êng ®é cao kh«ng lµm viÖc ®µn dÎo. 2.TÝnh to¸n liªn kÕt bul«ng chÞu kÐo Khi liªn kÕt bul«ng lµm viÖc chÞu kÐo sè l­îng bul«ng cÇn thiÕt n ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:   ctbN N n   , (2.31) trong ®ã N - lùc kÐo t¸c dông vµo liªn kÕt;  tbN – kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña mét bul«ng tÝnh theo (2.25); H×nh 2.31. Sù lµm viÖc chÞu kÐo cña bul«ng Trong bµi to¸n kiÓm tra bÒn, sè l­îng bul«ng n ®· biÕt nªn c«ng thøc kiÓm tra cã d¹ng:   ctbN n N  (2.32) N/2N/2 N 63 Khi bul«ng chÞu c¶ c¾t vµ kÐo ®ång thêi, ®é bÒn cña chóng ®­îc kiÓm tra riªng rÏ theo c¸c c«ng thøc (2.28) vµ (2.32). 3. TÝnh to¸n liªn kÕt bul«ng chÞu m«men vµ lùc c¾t C¸c mèi liªn kÕt bul«ng chÞu M th­êng cã chiÒu cao >> bÒ réng vïng liªn kÕt. GÇn ®óng trong tÝnh to¸n coi M c©n b»ng víi tæng c¸c cÆp ngÉu lùc t¸c dông lªn nh÷ng d·y ®inh n»m ®èi xøng nhau qua trôc cña liªn kÕt. H×nh 2.40. Liªn kÕt bul«ng chÞu m«men vµ lùc c¾t M =  iilN = N1l1 + N2l2 + ... + Nili + ..., (2.33) C¸c lùc Ni cã thÓ ®­îc tÝnh qua N1: 1 i1 i l lN N  1i 2 ll l  V V max i  a) b) 64 Thay gi¸ trÞ Ni vµo (2.33):  ...l...ll l N M 2i 2 2 2 1 1 1         N1=Nmax=  2 i max l Ml Gäi sè l­îng bul«ng trªn mét d·y ë mét phÝa cña liªn kÕt lµ m, ta cã lùc lín nhÊt t¸c dông lªn mét bul«ng do M: blMN =   2 i maxmax lm Ml m N (2.35) §iÒu kiÖn bÒn:   2 i max blM lm Ml N   bminN . c (2.36) Trong ®ã   bminN =min{ vbN , cbN }. 65 Víi bul«ng c­êng ®é cao   bminN = bN tÝnh theo c«ng thøc (2.24). Khi liªn kÕt bul«ng chÞu ®ång thêi c¶ M vµ V, trong tÝnh to¸n coi nh­ V t¸c dông ®Òu lªn c¸c bul«ng: n V NblV  (2.37) n -sè l­îng bul«ng trªn mét nöa liªn kÕt. C«ng thøc kiÓm tra bÒn cña bul«ng do t¸c dông ®ång thêi c¶ M vµ V: H×nh 2.40. Liªn kÕt bul«ng chÞu m«men vµ lùc c¾t blN = 2 blV 2 blM NN     bminN . c (2.38) Khi thiÕt kÕ nªn bè trÝ tr­íc sè bul«ng theo ph­¬ng bÒ réng cña cÊu kiÖn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c li. Tõ ®ã tÝnh ®­îc gi¸ trÞ Nmax t×m s¬ 1i 2 ll l  V V max i  a) b) 66 bé sè bul«ng cÇn thiÕt m= bmin max ]N[ N (2.40) 4. Ký hiÖu bul«ng, ®inh t¸n trªn b¶n vÏ B¶ng 2.12. Ký hiÖu bul«ng, ®inh t¸n D¹ng lç bul«ng, ®inh t¸n Ký hiÖu D¹ng lç bul«ng, ®inh t¸n Ký hiÖu Lç trßn Bul«ng cè ®Þnh (th«, thêng, tinh) Lç «van Bul«ng t¹m (th«, th­êng, tinh) §inh t¸n mò cÇu Bul«ng c­êng ®é cao d = 23 20 2 5 d = 22 67 C - LIÊN KẾT ĐINH TÁN § 1. KHÁI NIỆM CHUNG 1. Cấu tạo của đinh tán và liên kết đinh tán: 1.1. Đinh tán: Là đoạn thép tròn một đầu tạo mũ sẵn, một đầu tán thành mũ sau khi tra đinh vào liên kết. Chế tạo: dùng thép cắt thành từng đoạn rồi dùng phương pháp dập hay rèn để chế tạo mũ đinh. Hình 2.28. Liên kết đinh tán Vật liệu: các loại thép dẻo CT2, CT3 hoặc thép hợp kim thấp 09Mn2). 68 1.1.2. Cấu tạo đinh: - Chiều dài của đinh: Gồm 2 phần: * Phần lấp đầy lỗ đinh sau khi tán xong * Phần tạo mũ. )mm(d4,1.12,1lđ   (2.25) * Đường kính lỗ. )mm)(5,11(dd 0  (2.26) Với: 0d : Đường kính đinh. 0d 12 14 16 18 20 22 24 27 30 d 13 15 17 19 21 23 25 28,5 31,5 (Kết cấu nhẹ) (Kết cấu vừa) (Kết cấu nặng) Đường kính liên kết đinh tán là đường kính lỗ gọi là đường kính tính toán. Khi tính toán cho phép lấy lôdd  69 1.1.3. Các loại đinh tán: Đinh tán gồm các loại: - Đinh đầu bán cầu: Dùng phố biến nhất - Đinh đầu chìm; - Đinh đầu nửa chìm; Hình 2.29: Các loại đinh tán - Đinh đầu cao: Dùng khi tổng bề dày các bản thép   d5 để tránh bị sứt mũ đinh. 70 1.2. Các phương pháp tạo lỗ: Có 3 phương pháp 1.2.1 Phương pháp đột: Ký hiệu loại C. 1.2.2 Phương pháp khoan: Ký hiệu lỗ loại C 1.2.3. Phương pháp đột rồi khoan: Ký hiệu lỗ loại B 1.2.4. Kỹ thuật tán đinh: Có 2 cách: Tán nóng và tán nguội § 2. CẤU TẠO LIÊN KẾT ĐINH TÁN 2.1 Các hình thức liên kết đinh tán 2.1.1 Nối thép bản. 2.1.2. Nối thép hình: 2.2. Bố trí đinh: 71 Hình 2.34. Bố trí đinh song song Hình 2.35. Bố trí đinh so le